DNIX - DNIX

DNIX

Разработчик	Dataindustrier AB
Семейство ОС	Unix-подобный
Рабочее состояние	Исторический
Исходная модель	Закрытый источник
Последний релиз	5.4
Лицензия	Проприетарный

DNIX (оригинальное написание: D-Nix) был Unix-подобный операционная система реального времени от шведской компании Dataindustrier AB (DIAB). Версия под названием ABCenix также был разработан для ABC 1600 компьютер от Луксора. (Daisy Systems также было что-то под названием Daisy DNIX на некоторых из CAD рабочие станции. Это не имело отношения к продукту DIAB.)

История

Начало работы в DIAB в Швеции

Системные папки для DIAB DS90 и D-NIX

Dataindustrier AB (дословный перевод: акционерная компания компьютерной индустрии) была основана в 1970 году Ларсом Карлссоном как одноплатный компьютер производство в Сундсвалль, Швеция, производя Зилог Z80 -на базе компьютера называется Доска данных 4680.^{[требуется разъяснение ]} В 1978 году DIAB начал работать со шведской телекомпанией. Luxor AB производить серию домашних и офисных компьютеров ABC 80 и ABC 800.

В 1983 году DIAB самостоятельно разработал первый UNIX -совместимая машина, DIAB DS90 на основе Motorola 68000 ЦПУ. Здесь появился D-NIX, основанный на Система UNIX V лицензия от AT&T. DIAB, однако, был Индустриальная автоматизация компании и нуждался в операционная система реального времени, поэтому компания заменила поставляемую AT&T UNIX ядро с их собственным разработанным, но совместимым вариантом в реальном времени. Это ядро ​​изначально было ядром Z80 и называлось OS8.^[1]

Со временем компания также заменила несколько стандартных инструментов пользовательского пространства UNIX своими собственными реализациями, до такой степени, что код не был получен из UNIX, и их машины могли быть развернуты независимо от любой лицензии AT&T UNIX. Два года спустя в сотрудничестве с Luxor компьютер под названием ABC 1600 был разработан для офисного рынка, в то время как параллельно DIAB продолжает производить улучшенные версии компьютера DS90 с использованием более новых версий процессоров Motorola, таких как Motorola 68010, 68020, 68030 и в конце концов 68040. В 1990 году DIAB был приобретен Groupe Bull которые продолжали производить и поддерживать машины DS под торговой маркой DIAB, с такими именами, как DIAB 2320, DIAB 2340 и т. д., все еще использующие DIAB версию DNIX.^[2]

Производная в ISC Systems Corporation

Корпорация ISC Systems (ISC) приобрела право на использование DNIX в конце 1980-х годов для использования в своей линейке Motorola 68 тыс. банковские компьютеры. (Позже ISC была куплена Olivetti, и в свою очередь был перепродан Ван, который затем был куплен Getronics. Это юридическое лицо, которое чаще всего называют «ISC», на протяжении многих лет давало ответ на ошеломляющее множество имен.) Эта ветвь кода была SVR2 совместимая версия, и получила обширную модификацию и развитие. Примечательные особенности этого Операционная система были его поддержкой пейджинг по запросу, бездисковые рабочие станции, многопроцессорность, асинхронный ввод / вывод, возможность монтировать процессы (обработчики) в каталогах в файловая система, и передача сообщений. это в реальном времени поддержка состояла в основном из внутренних событийный очереди, а не механизмы поиска по списку (без «гремящего стада»^[3]), статические приоритеты процессов в двух классах (выполняемые до завершения и с временным разделением), поддержка смежных файлов (во избежание фрагментация критических ресурсов) и блокировка памяти. Качество ортогональный реализации асинхронных событий еще предстоит достичь в текущих коммерческих операционных системах, хотя некоторые приближаются к этому. (Концепция, которую еще предстоит принять, заключается в том, что точка синхронного распределения всей асинхронной активности сам может быть асинхронным, до бесконечности. DNIX справился с этим с апломбом.) Асинхронный ввод-вывод устраняет необходимость в Розетки Berkeley Выбрать или SVR4 с ПОТОКИ голосование механизм, хотя была библиотека эмуляции сокета, которая сохранила семантику сокета для обратной совместимости. Еще одна особенность DNIX заключалась в том, что никто стандартных утилит (таких как пс, частый преступник) порылся в памяти ядра, чтобы сделать свое дело. Вместо этого использовались системные вызовы, а это означало, что внутренняя архитектура ядра могла изменяться по мере необходимости. Концепция обработчика позволила стекам сетевых протоколов находиться вне ядра, что значительно упростило разработку и повысило общую надежность, хотя и за счет снижения производительности. Это также позволило сторонним файловым системам быть процессами на уровне пользователя, опять же для повышения надежности. Основная файловая система, хотя она могла быть (и когда-то была) внешним процессом, была перенесена в ядро ​​по соображениям производительности. Если бы не это, DNIX вполне мог бы считаться микроядро, хотя формально она как таковая не развивалась. Обработчики могут отображаться как любой тип `` собственного '' файла Unix, структуры каталогов или устройства, а запросы ввода-вывода файлов, которые сам обработчик не может обработать, могут быть переданы другим обработчикам, включая базовый, на котором был установлен обработчик . Соединения обработчиков также могут существовать и передаваться независимо от файловой системы, как и труба. Одним из следствий этого является то, что TTY -подобные «устройства» могут быть эмулированы, не требуя ядра на основе псевдотерминал объект.

Примером того, как обработчик сэкономил время, была поддержка бездисковых рабочих станций ISC, где ошибка в реализации означала, что использование именованные каналы на рабочей станции может вызвать нежелательную блокировку ресурсов на файловом сервере. На рабочей станции был создан обработчик для полевого доступа к пораженным именованным каналам до тех пор, пока не будут разработаны соответствующие исправления ядра. Этому обработчику потребовалось примерно 5 килобайты кода для реализации, указание на то, что нетривиальный обработчик не обязательно должен быть большим.

ISC также получила право на производство DIAB машины DS90-10 и DS90-20 в качестве файловых серверов. Однако многопроцессорные DS90-20 были слишком дороги для целевого рынка, и ISC разработала собственные серверы и перенесла на них DNIX. ISC разработала собственный GUI -основанные бездисковые рабочие станции для использования с этими файловыми серверами и снова портировали DNIX. (Хотя ISC использовала рабочие станции Daisy с Daisy DNIX для проектирования машин, на которых будет работать DNIX DIAB, внутренняя путаница была незначительной, так как сотрудники по разработке и макетированию редко общались с сотрудниками, занимающимися разработкой программного обеспечения. либо система! Шутка была примерно такой: «В ISC мы строить компьютеры, мы не использовать их. ") Поддержка асинхронного ввода-вывода DNIX позволила легко событийно-ориентированное программирование на рабочих станциях, которые работали хорошо, несмотря на относительно ограниченные ресурсы. (Бездисковая рабочая станция с графическим интерфейсом пользователя имела частоту 7 МГц 68010 процессор и был использован только с 512 КБ памяти, из которых ядро ​​потребляло примерно половину. На большинстве рабочих станций было 1 МБ памяти, хотя были и более поздние версии 2 МБ и 4 МБ, а также процессоры 10 МГц.) Полноценная установка может состоять из одного сервера (16 МГц 68020, 8 МБ ОЗУ и 200 МБ на жестком диске) и до 64 рабочих станций. Хотя такой массив загружается медленно, он будет приемлемо работать в банковский кассир применение. Помимо врожденной эффективности DNIX, DIAB Компилятор C был ключом к высокой производительности. Это сгенерировало особенно хороший код для 68010, особенно после того, как ISC покончила с этим. (ISC также перенаправила его на Инструменты Техаса TMS34010 графический сопроцессор, использованный на его последней рабочей станции.) DIAB Компилятор C, конечно, использовался для создания самого DNIX, который был одним из факторов, способствующих его эффективности, и до сих пор доступен (в той или иной форме) через Системы Wind River.

Эти системы все еще используются на момент написания этой статьи в 2006 г. Сиэтл-Ферст Национальный банк филиалы теперь брендированные Банк Америки. Могут быть и, вероятно, есть другие клиенты ISC, все еще использующие DNIX в той или иной степени. Через ISC было значительное присутствие DNIX в Центральная и Южная Америка.

Асинхронные события

Родной системный вызов DNIX был dnix (2) библиотечная функция, аналогичная стандартной Unix unix (2) или системный вызов (2) функция. Требовалось несколько аргументов, первый из которых был кодом функции. Семантически этот единственный вызов обеспечивал все соответствующие функции Unix, хотя он синтаксически отличался от Unix и, конечно, имел множество расширений только для DNIX.

Коды функций DNIX были разделены на два класса: Тип 1 и Тип 2. Команды типа 1 были теми, которые были связаны с операциями ввода-вывода, или чем-либо, что могло потенциально вызвать блокировку процесса выдачи. Основными примерами были F_OPEN, F_CLOSE, F_READ, F_WRITE, F_IOCR, F_IOCW, F_WAIT, и F_NAP. Тип 2 были остатками, такими как F_GETPID, F_GETTIMEи т. д. Их могло сразу удовлетворить само ядро.

Чтобы вызвать асинхронность, необходимо особое дескриптор файла называемая очередь прерываний, должна была быть создана с помощью кода операции типа 2 F_OTQ. Звонок типа 1 будет иметь F_NOWAIT бит OR-ed с его значением функции и одним из дополнительных параметров для dnix (2) был дескриптором файла очереди прерываний. Возвращаемое значение асинхронного вызова было не обычным значением, а идентификатором, назначенным ядром. В то время, когда асинхронный запрос завершен, читать (2) (или F_READ) дескриптора файла очереди прерываний вернет небольшую определяемую ядром структуру, содержащую идентификатор и статус результата. В F_CANCEL операция была доступна для отмены любой асинхронной операции, которая еще не была завершена, одним из ее аргументов был идентификатор, назначенный ядром. (Процесс мог отменять только те запросы, которые в настоящее время принадлежат ему самому. Точная семантика отмены зависела от обработчика каждого запроса, по сути, это означало только то, что любое ожидание должно было быть прекращено. Частично завершенная операция могла быть возвращена.) В дополнение к идентификатор, назначенный ядром, одним из аргументов, передаваемых любой асинхронной операции, был 32-разрядный идентификатор, назначенный пользователем. Чаще всего это ссылка на указатель функции на соответствующую подпрограмму, которая будет обрабатывать метод завершения ввода-вывода, но это было просто соглашение. Это объект, который читал элементы очереди прерывания, отвечал за интерпретацию этого значения.

структура itrq {                   / * Структура данных, прочитанных из очереди прерываний. * /        короткая   it_stat;        /* Статус */        короткая   it_rn;          /* Номер заявки */        длинная    it_oid;         / * ID владельца предоставляется по запросу * /        длинная    it_rpar;        / * Возвращаемый параметр * /};

Следует отметить, что асинхронные события были собраны с помощью обычных операций чтения файлового дескриптора и что такое чтение само могло быть выполнено асинхронным. Это имело значение для полуавтономных пакетов асинхронной обработки событий, которые могли существовать в рамках одного процесса. (В DNIX 5.2 не было легкие процессы или темы.) Также следует отметить, что Любые потенциально блокирующая операция могла выполняться асинхронно, поэтому DNIX был хорошо оборудован для обработки множества клиентов с помощью одного серверного процесса. Процесс не ограничивался наличием только одной очереди прерываний, поэтому таким образом можно было сильно расставить приоритеты для запросов ввода-вывода.

Совместимость

Помимо родного dnix (2) звоните, комплектация "стандарт" libc интерфейсные вызовы были доступны.открытый (2), закрыть (2), читать (2), написать (2)и т. д. Помимо того, что они полезны для обратной совместимости, они были реализованы бинарно-совместимым образом с Башня НКР компьютер, так что скомпилированные для него двоичные файлы будут работать без изменений под DNIX. Ядро DNIX имело два внутренних диспетчера ловушек, один для метода DNIX и один для метода Unix. Выбор диспетчера оставался на усмотрение программиста, и их взаимозаменяемость была приемлемой. Семантически они были идентичны везде, где функциональность перекрывалась. (В этих машинах 68000 ловушка # 0 инструкция использовалась для unix (2) звонки, и ловушка # 4 инструкция для dnix (2). Два обработчика ловушек действительно были очень похожи, хотя [обычно скрытые] unix (2) call содержал код функции в регистре D0 процессора, тогда как dnix (2) поместил его в стек вместе с остальными параметрами.)

DNIX 5.2 не имеет внутренних стеков сетевых протоколов (кроме тонкого X.25 -на основании Ethernet стек протоколов добавлен ISC для использования его пакетом поддержки бездисковых рабочих станций), все сетевые операции выполнялись путем чтения и записи в обработчики. Таким образом, не было разъем механизм, но libsocket (3) существовал, который использовал асинхронный ввод-вывод для взаимодействия с обработчиком TCP / IP. Типичная сетевая программа, производная от Беркли, может быть скомпилирована и запущена без изменений (по модулю обычного Unix перенос проблемы), хотя она может быть не такой эффективной, как эквивалентная программа, использующая собственный асинхронный ввод-вывод.

Обработчики

В DNIX можно использовать процесс для обработки запросов ввода-вывода и расширения файловой системы. Такой процесс получил название Обработчик, и был основной функцией операционной системы. Обработчик был определен как процесс, которому принадлежал хотя бы один очередь запросов, специальный дескриптор файла, который был получен одним из двух способов: с помощью F_ORQ или F_MOUNT вызов. Первый изобрел изолированную очередь запросов, один конец которой обычно передавался дочернему процессу. (Сетевые программы удаленного выполнения, которых было много, использовали этот метод для предоставления стандартных путей ввода-вывода своим потомкам.) Последние подключались к файловой системе, так что запросы ввода-вывода файлов могли быть приняты обработчиками. (Программы входа в сеть, которых было еще больше, использовали этот метод для предоставления стандартных путей ввода-вывода своим дочерним элементам, поскольку семантика входа в систему под Unix требует, чтобы несколько, возможно, не связанных между собой процессов подключились к стандартной Путь ввода-вывода к оператору.) После монтирования в каталог в файловой системе обработчик затем получил все вызовы ввода-вывода для этой точки.

Затем обработчик считывает из очереди запросов небольшие структуры данных запроса, назначенные ядром. (Такое чтение может выполняться синхронно или асинхронно по желанию автора обработчика.) Затем обработчик будет делать все, что требуется для удовлетворения каждого запроса, часто используя DNIX. F_UREAD и F_UWRITE вызовы для чтения и записи в пространство данных запроса, а затем завершили бы запрос соответствующим образом, используя F_TERMIN. Привилегированный обработчик может принять разрешения своего клиента для отдельных запросов к подчиненным обработчикам (таким как файловая система) через F_T1REQ звонок, поэтому не нужно было воспроизводить схему разрешений подчиненного. Если обработчик не смог выполнить запрос сам, F_PASSRQ Функция может использоваться для передачи запросов ввода-вывода от одного обработчика к другому. Обработчик может выполнить часть запрошенной работы, прежде чем передать остальную работу другому обработчику. Очень часто обработчик был ориентирован на конечный автомат, поэтому все запросы, которые он отправлял от клиента, выполнялись асинхронно. Это позволяло одному обработчику одновременно обрабатывать запросы от нескольких клиентов без ненужной блокировки друг друга. Частью структуры запроса был идентификатор процесса и его приоритет, так что обработчик мог выбрать, над чем работать в первую очередь на основе этой информации, не было требования, чтобы работа выполнялась в том порядке, в котором она была запрошена. Чтобы помочь в этом, можно было опросить очереди запросов и прерываний, чтобы увидеть, есть ли еще работа, которую следует рассмотреть, прежде чем приступить к ее выполнению.

структура ireq {                   / * Структура входящего запроса * /        короткая   ir_fc;          / * Код функции * /        короткая   ir_rn;          /* Номер заявки */        длинная    ir_opid;        / * ID владельца, который вы дали при открытии или подключении * /        длинная    ir_bc;          / * Количество байтов * /        длинная    ir_upar;        / * Пользовательский параметр * /        длинная    ir_rad;         / * Случайный адрес * /        ushort  ir_uid;         /* Логин пользователя */        ushort  ir_gid;         /* Группа пользователей */        time_t  ir_time;        / * Время запроса * /        Улонг   ir_nph;        Улонг   ir_npl;         / * ID узла и процесса * /};

Не было особых ограничений на количество очередей запросов, которые может иметь процесс. Это использовалось для предоставления сетевых возможностей chroot тюрьмы, например.

Примеры

Чтобы дать некоторую оценку полезности обработчиков, в ISC существуют обработчики для:

• чужие файловые системы
  • ЖИР
  • CD-ROM /ISO9660
  • файлы образа диска
  • RAM-диск (для использования с загрузочными дисками, защищенными от записи)
• сетевые протоколы
  • DNET (по сути X.25 над Ethernet, с участием многоадресная передача возможность)
  • X.25
  • TCP / IP
  • DEC LAT
  • AppleTalk
• удаленные файловые системы
  • DNET 's / net / machine / path / from / its / root ...
  • NFS
• удаленный вход
  • ncu (DNET )
  • телнет
  • rlogin
  • wcu (DNET Графический интерфейс)
  • X.25 PAD
  • DEC LAT
• удаленное исполнение
  • rx (DNET )
  • Ремш
  • Rexec
• расширение системы
  • Windowman (графический интерфейс)
  • vterm (xterm -любить)
  • принтер для документов (сберегательной книжки)
  • dmap (аналог ruptime)
  • windowmac ​​(графический интерфейс для Macintosh)
• системные патчи
  • обработчик именованного канала

Расширения ISC

ISC приобрела обе версии 5.2 (SVR2 совместимый) и 5,3 (SVR3 совместимые) версии DNIX. На момент покупки DNIX 5.3 все еще находился в стадии разработки на DIAB так что DNIX 5.2 был тем, что было развернуто. Со временем инженеры ISC включили большинство функций своего ядра 5.3 в 5.2, в первую очередь Общая память и МПК, поэтому между DIAB и версии DNIX от ISC. DIAB 5.3, вероятно, продолжал содержать больше функций SVR3, чем ISC 5.2. Кроме того, DIAB перешел на DNIX 5.4, SVR4 совместимая ОС.

В ISC разработчики значительно расширили свою версию DNIX 5.2 (перечислены только функции, связанные с ядро сам), основанный как на их потребностях, так и на общих тенденциях индустрии Unix:

• Поддержка бездисковых рабочих станций. Файловая система ядра рабочей станции была удалена и заменена шлейфом связи Ethernet на основе X.25. Ядро файлового сервера также было расширено сопряженным компонентом, который получал удаленные запросы и передавал их пулу процессов ядра для обслуживания, хотя для этого можно было бы написать стандартный обработчик. (Позже в жизненном цикле продукта ISC развернула стандартную SVR4 серверы Unix вместо серверов DNIX. Эти использованные X.25 ПОТОКИ и написанная на заказ программа файлового сервера. Несмотря на менее эффективное структурирование, грубая мощность используемых платформ сделала сервер намного более быстрым. К сожалению, эта программа файлового сервера не поддерживает все функции собственного сервера DNIX. Сложные вещи, например именованные каналы, вообще никогда не работал. Это было еще одним оправданием использования процесса обработчика именованного канала.)
• GDB поддержка точки наблюдения с использованием функций ISC MMU.
• Асинхронный ввод / вывод чтобы файловая система стала реальной. (Первоначально он все равно блокировался.) Для этого использовались процессы ядра (kprocs, или потоки).
• Опора для фермы- или Strace -подобная программа. В дополнение к исправлению ошибок в стандартном Unix ptrace одношаговый механизм, для этого потребовалось добавить временное средство принятия процессов, чтобы трассировщик мог использовать стандартный одношаговый механизм для существующих процессов.
• SVR4 сигнал расширения механизма. В первую очередь для новых СТОП и ПРОДОЛЖЕНИЕ сигналы, но также охватывающие новые вызовы управления сигналами. Из-за отсутствия у ISC исходного кода для adb и отладчики sdb, u-страница не могла быть изменена, поэтому новые сигналы можно было только заблокировать или обработать по умолчанию, их нельзя было перехватить.
• Поддержка сети нюхать. Это потребовало увеличения Ethernet драйвер, чтобы одно событие могло удовлетворить более одного запроса ввода-вывода, и условно реализуя аппаратную фильтрацию в программном обеспечении для поддержки беспорядочные половые связи.
• Зеркальное отображение диска. Это было сделано в файловой системе, а не в драйвере устройства, так что несколько (или даже полностью) разные устройства все еще могли быть отражены вместе. Зеркальное копирование небольшого жесткого диска на дискету было популярным способом проверки зеркалирования, поскольку извлечение дискеты было простым способом вызвать дисковые ошибки.
• 32-битный индекс, 30-значное имя файла, символическая ссылка, и липкий расширения каталогов файловой системы. Добавлены устройства / dev / zero, / dev / noise, / dev / stdXXX и / dev / fd / X.
• Списки идентификаторов групп процессов (из SVR4 ).
• #! прямое выполнение скрипта.
• Умножение последовательных портов с помощью ISC Z-80 на основании VMEbus щиты связи.
• Подвижный раздел подкачки.
• Снимки ядра "дамп" запущенных процессов. Поддержка для термоэлемент команда.
• Обработка функции renice. Связанная программа изменения приоритетов с разделением времени для реализации плавающих приоритетов.
• Способ "ограбить" процесс, мгновенно лишив его все ресурсы памяти. Очень полезно для определения текущего рабочий набор есть, в отличие от того, что все еще доступно, но не обязательно используется. Это было связано с утилитой графического интерфейса, показывающей состояние всех 1024 страниц карты памяти процесса. (Это количество страниц памяти, поддерживаемых MMU ISC.) При использовании вы периодически «грабите» целевой процесс в течение его жизни, а затем наблюдаете, сколько памяти было возвращено обратно. Это было полезно, поскольку производственная среда ISC использовала только несколько долгоживущих процессов, контроль использования и роста их памяти был ключом к поддержанию производительности.

Функции, которые никогда не добавлялись

Когда в 1997 году разработка DNIX в ISC фактически прекратилась, ряд запланированных функций ОС остался на столе:

• Общие объекты - Существовали две динамически загружаемые библиотеки, шифровальщик для DNET и библиотека изображений графического интерфейса пользователя, но это средство никогда не было универсальным. Машины ISC характеризовались общим отсутствием виртуальный адрес пространство, поэтому широкое использование отображенных в память объектов было бы невозможно.
• Легкие процессы - The ядро сам по себе уже имел несколько потоков, которые совместно использовали один контекст MMU, распространение этого на пользовательские процессы должно было быть простым. В API последствия были бы самой сложной частью этого.
• Списки контроля доступа - Тривиально реализовать с помощью обработчика ACL, установленного поверх стандартной файловой системы.
• Множественные разделы подкачки - DNIX уже использовал свободное пространство на выбранном томе для подкачки, было бы легко дать ему список томов для проверки по очереди, возможно, с соответствующими ограничениями пространства, чтобы не использовать все свободное пространство на томе раньше. переходя к следующему.
• Удаленная отладка ядра через GDB - Все компоненты были там, чтобы делать это либо через обычный последовательный порт, либо через Ethernet с использованием встроенного в ядро ​​программного обеспечения связи X.25, но они так и не были собраны.
• 68030 поддержка - прототипы ISC так и не были завершены. Были построены две сменные сменные платы процессоров, но они никогда не использовались как более быстрые 68020. Они не были надежными и не такими быстрыми, как могли бы, из-за необходимости вставляться в гнездо 68020. Модуль MMU ISC с быстрым переключением контекста будет оставлен отключенным (и полностью исключен в предлагаемых производственных единицах), а вместо него должен был использоваться встроенный модуль 68030 с использованием производного кода MMU DS90-20. Хотя модуль MMU ISC был очень эффективным и поддерживал мгновенное переключение между 32 резидентными процессами, его адресность была очень ограниченной. MMU 68030 позволил бы использовать для процесса гораздо больше 8 МБ виртуального пространства, что было пределом для ISC MMU. Хотя этот MMU будет медленнее, общая более высокая скорость 68030 должна с лихвой компенсировать это, так что ожидалось, что машина 68030 будет во всех отношениях быстрее и будет поддерживать гораздо более крупные процессы.

Смотрите также

• Хронология операционных систем
• Cromemco Cromix

использованная литература

1. Dnix
2. Historien om DIAB - Dataindustrier AB
3. Масштабируемость Accept () в Linux